基于工业云的化工流程仿真系统设计与实现

发布时间：2020-10-11 22:42

　　 在人工智能、大数据、云计算主流的技术背景下,工业生产的方式转型,以及技术的改革成为工业云计算当前的研究热点。传统的工业控制不能满足科技与生产的需求。工业云实现了更加快捷、高效的计算处理。并且提高了各个生产环节的生产速率,以及高可用的实时服务。传统的化工行业中面临着安全隐患的伴随和大量数据的产生,存在处理不及时,成本消耗大等风险。本文中针对化工行业中典型的流化床干燥器、精馏塔、反应釜三种系统做了相应的数学建模和DCS控制仿真。并在云端实现了仿真系统的移植,为工业云的研究发展提供了可行性的参考方案。在此基础上,通过工业网关将典型过程控制四容水箱中控制器数据通过MQTT的方式传输到阿里云平台上,并实现了在线的实时水位监测。本文中搭建的所有控制系统都是基于西门子PCS7软件实现的,软件可以通过其各种功能块以及顺序控制块把控制中涉及到的各个环节有机的整合起来。最后在WINCC上组态直观的监测画面,达到对过程控制的直观观测。在云通讯环节,使用OPC的方式实现了仿真系统的云移植,并对四容水箱的数据进行了整合。通过赫优讯工业网关与Profinet现场总线技术以及MQTT相关技术。将水位的实时液位数值传输到云平台中并得到了数据曲线。
【学位单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ018;TP273
【部分图文】：

可以说是工业云计算服务，工业数据服务己成为主要手段，推动互联网与工业融合??发展的支持，随着技术的研宄与开发业务流程管理和生产管理紧密结合，在新的模??式下企业发展的新业态形成，工业经济的诞生。图１－１为云计算与底层ＤＣＳ系统集??成架构图。??１??

１??图１－２工业云网络拓扑图??如图１－３所示为工业云平台的体系架构，分为基础设施即服务层??ＩａａＳ（ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｓ?ａ?ｓｅｒｖｉｃｅ）、平台即服务层?ＰａａＳ（ｐｌａｔｆｏｒｍ?ａｓ?ａ?ｓｅｒｖｉｃｅ）、软件即服??务层?ＳａａＳ（ｓｏｆｔｗａｒｅ?ａｓ?ａ?ｓｅｒｖｉｃｅ），以及行业云。??ＩａａＳ层包括基础设施和基础服务，具体是指计算资源、存储资源、网络资源、??负载均衡等。通过虚拟化技术将硬件资源形成巨大的资源池，按照用户需求提供主??机、存储、网络等服务。该层一般具有以下的功能：资源监控、资源抽象、负载管??理、数据管理、资源部署、安全管理、计费管理等。??ＰａａＳ层即软件即服务层，该层是将平台作为一种服务提供给云用户。该层提供??了一个完整的软件研发以及安装平台。软件的设计、研发、测试等工作都可以在该??平台完成。用户不需要购买实际的硬件资源就可以通过网络使用ＰａａＳ平台。??ＳａａＳ层往往是通过浏览器的形式提供给使用者。用户无论身在何地，只要通过??网络和浏览器，便可以访问云平台。该层的应用实例很多，例如办公０Ａ、门户网??站、即时通信、邮件、内容管理等［３］。??４??

?細化?Ｉ?ＢＩＢＢ??图１－３工业云平台体系架构??图１－４所示为典型的工业云平台组件的构成和功能的展示。有一个主要的管理??平台负责对数据的操作，通过底层的ＤＣＳ系统将数据抓取到云平台，并配有相应??的数据库用来存储数据，在此基础上还搭配有相应的前端直观的网页界面展示以及??对大数据的处理和分析。??据展示??麵一翼，??图１－４工业云平台组件结构??在本课题中的创新点是将三个仿真系统移植到云端。基于工业实时云平台，实??现大型流程工业仿真系统的实时数据的采集与监控，实现云端的实时存储。利用工??业实时云平台，运行先进控制算法，实时对实验室典型四容水箱过程控制对象的实??时控制，实现云端控制。在实现云采集与监控、云控制的基础上，基于工业实时云??平台
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本文编号：2837226